1. Периодизация общей истории химии. Происхождение термина "химия"
| Вид материала | Документы |
- Вопросы к экзамену по истории русской литературной критики V курс, стационар, 1621.63kb.
- К уроку химии, 391.03kb.
- Элективные курсы предпрофильной подготовки /химия/ Химия и здоровье, 55.1kb.
- 2. Периодизация истории России 1917-1939, 872.55kb.
- Календарный план курса химия для фпсиэстт в осеннем семестре 20010/2011 уч года Лекции, 47.59kb.
- Рабочая программа дисциплины «физическая химия», 80.79kb.
- Имк (9 кл экзамен по выбору) Западное искусство, 15.89kb.
- Программа элективного курса Общая и неорганическая химия Составила Степкина, 67.19kb.
- Методические рекомендации к лабораторно-практическим занятиям по общей химии Федеральное, 1679.63kb.
- Программа «аналитическая химия» по направлению подготовки 020100 «Химия», 31.74kb.
1. Периодизация общей истории химии.
Происхождение термина "химия".
Слово "химия" возникло еще за 3000 лет до н. э. Чаще всего его происхождение связывают с наименованием Древнего Египта – «хем», что означает "темный" или "черный" (видимо, по цвету почвы в долине Нила) или древнеегипетским словом «хюма» – "земля". Смысл этого названия – «египетская наука». Некоторые историки считают, что слово "химия" связано с древнегреческим "χημο’ζ" ("сок"), и означает искусство выделения соков (возможно, жидких расплавов из руд). Существует также версия происхождения этого слова от древнекитайского "ким" – "золото".
Периоды истории химии: предалхимический (начало цивилизации - IV в. н. э.), алхимический (IV в. н. э. – XVI в.), период объединения химии (XVI – XVIII вв.), период количественных законов (первые 60 лет XIX в.), современный период (60-е гг. XIX в. – настоящее время).
Предалхимический период истории химии.
Первыми теоретическими построениями в этот период были античные натурфилософские учения, которые содержали первоначальные представления о природе различных веществ.
Фалес (640 – 546 гг. до н. э.) – древнегреческий философ из Милета. Считал воду первоначалом всего сущего. Представлял себе Землю в виде плоского диска, накрытого полусферой неба и плывущего по бесконечному океану воды.
Левкипп (жил в V в. до н. э.) – древнегреческий ученый, считающийся основателем греческого атомизма. О его жизни практически ничего не известно; о его идеях есть лишь упоминания в работах более поздних авторов. Известно, что он был учителем Демокрита.
Демокрит (около 460 – 370 гг. до н. э.) – древнегреческий натурфилософ. Развивал идеи своего учителя Левкиппа о мельчайших неделимых частицах вещества. Впервые ввел термин "атом".
Аристотель (384 – 322 гг. до н. э.) – древнегреческий философ, ученик Платона, воспитатель Александра Македонского. Основал в Афинах в 335 до н. э. свою философскую школу – Ликей (от этого названия происходит современное слово – лицеи). Учение Аристотеля об элементах-качествах было канонизировано церковью; этими представлениями оперировала в течение более чем тысячелетнего периода вся алхимия.
Алхимический период истории химии.
Главное место в алхимии отведено учению о металлах, их получению и очистке, металлическим сплавам и трансмутации металлов.
Трансмутация – одно из фундаментальных понятий алхимии, обозначающее взаимопревращение веществ, в основном, металлов. Наибольшее внимание алхимики уделяли попыткам получения золота ("самого совершенного" металла) из не содержащих его источников (часто из "неблагородных" металлов). На протяжении столетий подавляющее большинство алхимиков шло двумя параллельными путями: одни пытались найти "философский камень" и получить золото, другие – добыть эликсир жизни («панацея»), дававший бессмертие.
Джабир ибн Хайян (латинизированное имя Гебер) (ок. 721 г. – ок. 815 г.) – арабский алхимик. Роджер Бэкон (ок. 1214 – ок. 1292) – алхимик и философ, монах английского ордена францисканцев. Впервые установил состав черного пороха; заметил, что горение вещества в закрытых сосудах (без доступа воздуха) быстро прекращается.
Значение: разработка приёмов экспериментальной работы, исследование простейших свойств некоторых химических элементов (в основном металлов), открытие этилового спирта, мышьяка (1260), сурьмы (конец XVI в.)
Период объединения химии. Ятрохимия.
Ятрохимия (от греческого слова "иатрос" – врач) – направление науки, стремившееся поставить химию на службу медицине. Основой является положение Парацельса о гармонии химических функций организма и о болезнях как нарушении этой гармонии.
Теофраст Парацельс (1493 – 1541) – немецкий врач и естествоиспытатель (родился в Швейцарии). Изучал лечебное действие химических веществ. Внес немалый вклад в изучение соединений мышьяка и сурьмы, разработал способ получения концентрированной уксусной кислоты путем перегонки виноградного и древесного уксуса.
Иоганн Глаубер (1604 – 1668) – немецкий химик и врач. Некоторое время был лекарем при королевском дворе в Гиссене. Позднее разработал метод получения соляной кислоты воздействием серной кислоты на поваренную соль. Установил, что остаток, полученный после отгонки кислот (сульфат натрия), обладает сильным слабительным действием. Глаубер одним из первых применил стекло для изготовления химической посуды.
Период объединения химии: пневматическая химия.
Корпускулярная теория. Возрождение атомистических представлений и эксперименты с газообразными веществами привели к гипотезе о дискретном (корпускулярном, от латинского слова corpuscula -частица) строении вещества.
Ян Баптист ван Гельмонт (1579 – 1644) – голландский естествоиспытатель, основные работы относятся к области ятрохимии и пневматической химии. Ван Гельмонт первым из химиков обратил внимание на воздухоподобные вещества, для которых он ввел термин "газ". Наблюдал образование газа (названного им "лесным газом" - gas sylvestre) при сжигании дерева, брожении молодого вина и действии кислот на мел. Более чем через сто лет этот газ был выделен, исследован и получил название диоксида углерода.
Роберт Бойль (1627 –1691) – английский химик и физик, сторонник корпускулярной теории. Доказал, что воздух легко сжимается и, применив точное измерение, установил обратную зависимость изменения объема воздуха от давления (закон Бойля - Мариотта). Это был несомненный довод в пользу корпускулярной теории, т. к. объяснялся только "дискретным" строением воздуха (атомы, разделенные пустым пространством). Бойль определил главным объектом химического поиска "элемент" и добивался экспериментального подхода к определению элементов.
Период объединения химии: теория флогистона.
Учение о флогистоне (1697 – 1703 гг., Георг Шталь,) – учение, предполагавшее, что существует некое начало горючести – флогистон, которое содержится во всех веществах, способных гореть с выделением пламени или превращаться при обжигании в землистые вещества ("окалины" или "извести"). При горении или прокаливании таких веществ происходит выделение флогистона. Чем больше флогистона содержит вещество, тем больше оно способно к горению.
Иоганн Бехер (1635 – 1682) – немецкий химик и врач. Рассуждая о составе неорганических веществ, высказал мысль о том, что они состоят из воды и трех земель: "ртутной", "стеклующейся" и "горючей". По мнению Бехера, горючая земля, названная им "жирной землей", выделяется во время горения; тело тем горючее, чем больше оно содержит "жирной земли".
Георг Шталь (1659 – 1734) – немецкий химик и врач, долгое время проработавший в качестве профессора медицины в Иене и Галле. Идеи Шталя изложены им в трудах "Бехеров пример", "Основания догматической и экспериментальной химии" и др. Шталю принадлежат также работы по горному делу и металлургии. Скорее всего, именно эти производственные познания Шталя во многом способствовали разработке теории флогистона.
Период объединения химии: подпериод антифлогистической системы.
Кислородная теория горения (1774 – 1780 гг., Антуан Лавуазье) – учение о том, что в процессах горения кислород соединяется с горючими телами и увеличивает их вес; металлические окалины - не простые тела (как в теории флогистона), а соединения металлов с кислородом.
Карл Шееле (1742 – 1786) – шведский химик и фармацевт, один из лучших экспериментаторов своего времени. В 1772 г. выделил "огненный воздух" (кислород) и описал его свойства, однако эти исследования были опубликованы лишь в 1777 г. До конца жизни оставался сторонником теории флогистона.
Джозеф Пристли (1733 – 1804) – английский химик, философ и богослов. Исследования относятся к области пневматической химии. В 1774 г. открыл "дефлогистированный воздух" (кислород), получив его при нагревании оксида ртути. В теоретических воззрениях придерживался теории флогистона.
Антуан Лоран Лавуазье (1743 – 1794) – француз. На свои средства создал хорошо оборудованную химическую лабораторию. Ввел в химическую практику строгие количественные методы, в особенности метод точного взвешивания, благодаря которому пришел к выводу о сохранении массы веществ в процессах горения. Установил способность кислорода соединяться с фосфором и серой при горении и металлами при обжиге. Лавуазье доказал сложный состав воздуха. К 1780 г. он создал основы кислородной теории, правильно объяснив процессы горения и окисления. Позже Лавуазье показал, что вода есть соединение кислорода и водорода ("горючего воздуха"). Применял физико-химические методы в биологии. Казнен по приговору революционного трибунала.
Период количественных законов. Атомно-молекулярное учение.
Концепции: "Химическая атомистика" Дальтона. Материя состоит из атомов; атомы характеризуются атомным весом; выполняется закон кратных отношений. Электрохимическая дуалистическая теория Берцелиуса – каждое химическое соединение состоит из двух частей, имеющих различную электрическую полярность, силы химического сродства имеют электрическую природу. Концепция "витализма" – все вещества, составляющие организмы животных и растений, образуются в них под действием "жизненной силы". Атомно-молекулярное учение – понятие о молекуле как о наименьшем количестве вещества, вступающем в химическое взаимодействие, и состоящей из одинаковых или различных атомов (работы Авогадро, Канниццаро).
Джон Дальтон (1766 – 1844) - английский химик и физик. В 1803 -1804 гг. выдвинул и обосновал теорию атомного строения или химическую атомистику.
Йене Якоб Берцелиус (1779 – 1848) – шведский химик. В 31 лет президент шведской Академии Наук. Экспериментально проверил и доказал достоверность законов постоянства состава и кратных отношений применительно к неорганическим оксидам и органическим соединениям, Определил атомный вес 45 элементов Предложил систему химических символов для обозначения элементов, которые сохранились и в современной химии. Автор электрохимической дуалистической теории.
Амедео Авогадро (1776 – 1856) – итальянский физик и химик В 1811 г. открыл закон Авогадро. Создал метод определения молекулярных масс. Установил количественный атомный состав молекул многих веществ (например, водорода, кислорода, воды). Результаты работ Авогадро по молекулярной теории были признаны лишь после его смерти.
Станислао Канниццаро (1826 – 1910) – итальянский химик, один из основателей атомно-молекулярной теории. Главный вклад в химию заключается в предложенной им системе основных химических понятий – "атом", "молекула" и "эквивалент".
Современный период в истории химии. Особенности и основные достижения.
Учение о валентности; теория химического строения органических соединений; периодический закон и периодическая система элементов; учение об асимметрическом атоме углерода; теория электролитической диссоциации; координационная теория; учение о радиоактивности; учение о катализе; теория химической связи.
Три выдающихся химика XX века.
Мария Склодовская-Кюри (1867 – 1934) – химик и физик, родилась в Польше, училась и работала во Франции. Является одним из основоположников учения о радиоактивности. Совместно с Пьером Кюри открыла химические элементы полоний и радий (переработав несколько тонн остатков урановой руды). Впервые использовала термин "радиоактивность" и разработала количественные методы радиоактивных измерений. Открыла радиоактивность тория. Лауреат двух Нобелевских премии - по физике и по химии. При участии Марии Кюри были созданы Институт радия в Париже и Институт по изучению радиоактивности в Варшаве.
Лайнус Полинг (1901 – 1994) – американский физик и химик, лауреат Нобелевской премии по химии и Нобелевской премии по биологии. Работы посвящены, главным образом, изучению строения молекул и природы химической связи. Разработал квантово-механический метод изучения и описания структуры молекул – метод валентных связей (ВС). Автор теории резонанса. Количественно определил понятие электроотрицательности и предложил шкалу электроотрицательностей. Предсказал возможность получения химических соединений ксенона. С 1940-х гг. занимался вопросами биохимии. Впервые высказал мысль о спиральном строении полипептидной цепи белковых молекул, удерживающейся в этом положении за счет водородных связей; дал описание a-спирали.
Фредерик Сенгер (р. 1918) – английский биохимик. Основные работы посвящены химии белка. Разработал метод для определения порядка расположения аминокислот в молекуле белков, с помощью которого расшифровал строение инсулина. Предложил метод расшифровки первичной структуры ДНК (носителей наследственной информации в организмах живых существ) и расшифровал первичную структуру некоторых РНК и ДНК. Единственный из ученых – лауреат двух Нобелевских премий по химии.
2. История химии в России
Химия в России в X – XVII вв. Основные химические процессы и техника.
Химия практически не развита; используемые процессы: производство красок (киноварь, растительные краски, с XV в. искусственные – ярь-медянка), железа, дистилляция как метод очистки. Оригинальных теоретических представлений не было. Алхимии как таковой также не было. Самые ранние сведения о химических процессах – X в. В XVI в. появилась первая ремесленная лаборатория – для испытания и производства пороха.
Существовали переводы трудов Аристотеля. Химическая терминология – в зачаточном состоянии; в основном, перевод терминов Аристотеля: начало – «стихия», комбинация элементов – «склад», сочетание веществ – «исплет» (ср. «переплёт»). Однако химики-практики никак с метафизикой или иными теоретическими концепциями связаны не были и не вносили никакого вклада в разработку теоретических основ химии.
М. В. Ломоносов, его научные достижения в химии.
М. В. Ломоносов (1711 – 1765); родился в Архангельской области, с. Холмогоры. Учёный-энциклопедист, поэт. Вклад в химию: корпускулярная теория строения вещества (1741, вводит понятия элементарной, первичной и производной корпускул); объяснил природу теплоты (отрицал существование теплорода, теплота – внутреннее движение материи, 1744); создал первую научную химическую лабораторию (1748, подавал прошения с 1741, в 1745 разработал проект); впервые начал читать лекции не русском языке, создал образцы окрашенного стекла и разработал промышленную технологию, опроверг теорию флогистона, показав сохранение массы при горении. В 1747 г. впервые использовал термин “физическая химия” и начал использовать физику для объяснения химических процессов.
Первая научная лаборатория в России.
М. В. Ломоносов, (1748, подавал прошения с 1741, в 1745 разработал проект). В лаборатории было 3 помещения: для проведения физико-химических операций: нагревания, перегонки, плавления, для чтения лекций, проведения демонстрационных опытов, работы с особо точными приборами, склад посуды и реагентов.
В лаборатории были получены первые в России образцы окрашенного стекла (смальта), позже было организовано его промышленное производство. В 1756 году была проведена серия опытов по обжигу металлов в запаянных сосудах. Увеличение веса при обжиге металла объяснено взаимодействием последнего с частицами воздуха – так было установлено, что в ходе химической реакции масса сохраняется.
Развитие химических знаний в России за период с конца XVIII до конца XIX в. и учебная литература.
В конце 18 в. происходит бурное развитие горно-металлургической промышленности. Химики в основном занимались прикладными вопросами – металлургия, анализ руд, внедрение новых технологий переработки полезных ископаемых.
В. И. Севергин (1765 – 1826) – качественный и количественный анализ многих руд, сплавов, минералов, технология получения селитры (1812). Пропагандировал теорию горения. Разработал русскую химическую терминологию.
Т. Е. Ловиц (1757 – 1804) открыл адсорбцию веществ из раствора углём (очистка спирта и др.). Изучал кристаллизацию солей, показал индивидуальность формы кристаллов. Получил абсолютные диэтиловый эфир, спирт.
С 40-х годов XIX века начинаются фундаментальные исследования:
Г. И. Гесс (1802 – 1850) основоположник термохимии, работал в Санкт-Петербурге. Открыл основной закон термохимии (1840) – закон Гесса. Написал первый российский учебник по химии, содержащий уравнения реакций – “Основания химии”
К. К. Клаус (1796 – 1864) – Казанский университет, открыл рутений, исследовал соединения платиновых металлов.
Во второй половине XIX века в России также действовало несколько химических школ – см. 2.6, 2.7.
Основатели химических школ Казанского и Санкт-Петербургского университетов в XIX в.
Казанская химическая школа: Н. Н. Зинин (1812 – 1880) – разработал метод восстановления ароматических нитросоединений, получения ароматических кетонов, изучал нитроглицерин, показал возможность его применения в качестве взрывчатого вещества. С 1865 года работал в Санкт-Петербурге.
Петербургская химическая школа: А. А. Воскресенский (1809 – 1880) – изучал состав и свойства природных соединений, определил состав хинной кислоты, выделил теобромин из плодов какао. Установил формулу хионина, преподавал.
Российские университеты XIX – начала XX в.
Казанская школа: А. М. Бутлеров (1828 – 1886) – создал теорию химического строения (свойства соединений определяются структурой и составом соединений), предсказал и объяснил явление изомерии. Продолжил традиции школы. Среди учеников – В. В. Марковников, А. М. Зайцев, А. Е. Фаворский.
Санкт-Петербургская школа: Д. И. Менделеев (1834 – 1907) – родился в Тобольске, в семье директора гимназии, докторская диссертация “О смешении спирта с водой”, учебник “Основы химии”. Не получил Нобелевскую премию. Достижения: периодический закон, предсказал свойства новых элементов, разработал гидратную теорию растворов, вывел уравнение состояния идеального газа. В эту же школу входил Н.А. Меншуткин.
Развитие химических знаний в России в XIX – середине XX в. и научная периодика по химии.
В 1868 году создаётся Русское химическое общество (при участии Менделеева, Меншуткина, Зинина). Во второй половине XIX в. – становление химии в Московском университете, однако основными центрами остаются Петербург и Казань. Научная периодика – в основном иностранная. В 1929 году в МГУ появляется химический факультет.
3. История Московского университета и история химии в МГУ.
Московского университет.
Основан 25.01.1755; основатели: М. В. Ломоносов (инициатива, идея), И. И. Шувалов (разработал проект, взяв за основу проект Ломоносова), императрица Елизавета (утвердила проект и подписала указ). Университет располагался в здании Главной аптеки на Красной площади (классы, библиотека, минералогический кабинет, химическая лаборатория). Ныне на этом месте – Исторический музей.
Факультеты МГУ.
Существовало 3 факультета: философский, юридический, медицинский (включал химию); богословского факультета не было. В университете было порядка 100 студентов; преподавание велось на латыни и русском. Обучение – 3 года, платное (существовал “казённый кошт” – студенты отрабатывали обучение после окончания учёбы). Студенты неподвластны никакому суду, кроме университетского, применялись телесные наказания. Исключение за непосещение лекций. Только крепостные не могли быть студентами. 12 профессоров, при университете существовала гимназия.
Сейчас: 21 факультет, 30 тыс. студентов. Ректор – В. А. Садовничий.
Заслуги наиболее выдающихся ученых , преподававших химию в Московском университете в период с 1870-х гг. до 1930 г.
Николай Дмитриевич Зелинский (1861 – 1953) – выдающийся химик-органик синтезировал множество углеводородов с углеродными циклами, включающими от 3-х до 9-ти атомов, что послужило основой моделирования состава нефти и процессов, происходящих при ее обработке. Он стал инициатором множества важнейших исследований в области химии нефти в Московском Университете и впоследствии возглавил соответствующую кафедру. Органический катализ, химия аминокислот и белков и многие другие научные направления исследований, составивших славу химического факультета, были начаты Зелинским и его многочисленными учениками.
А. П. Сабакеев (1843 – 1923) – работал с использованием криоскопического метода, определял молекулярные веса веществ в коллоидном состоянии, изучал структурную изомерию неорганических соединений.
В. Ф. Лугинин (1834 – 1911) – занимался вопросами термохимии, определял теплоты сгорания органических соединений, разрабатывал термохимические приборы, создал школу термохимиков.
И. А. Каблуков (1857 – 1942) – работы по электропроводности электролитов в органических растворителях (положение о наличии химического взаимодействия между растворителем и растворённым веществом).
Вклад В. В. Марковникова в химию и в постановку преподавания химии в Московском университете.
Ученик А. М. Бутлерова, воспитанник прославленной казанской школы химиков, Василий Васильевич Марковников (1837 – 1904) развил теорию химического строения, впервые осуществил многочисленные синтезы новых органических соединений (в частности нафтенов), сформулировал общеизвестное правило Марковникова. Он настоял на сооружении в Московском университете новой химической лаборатории. Будучи незаурядным педагогом, Марковников заложил основы методики химического университетского образования, причем уделял особое внимание научной работе студентов, которую считал совершенно необходимой. Провёл дифференциацию преподавания химии (органика, аналитика, физхимия, неорганика). В 1887 расширил здание химической лаборатории. Организовал систематические научные исследования.